深 V型底船利用气囊辅助小车下排实例

崔益烽,杨士喜,费小鑫

(1.总装车船军代局驻杭州地区军代室,浙江杭州 310012;2.台州市港航管理局船舶检验处,浙江台州 318000; 3.中国人民解放军第 7815工厂,浙江宁波 315000)

0 引言

某型首制深 V型底船因合同要求交船期限将至,主船体亟待下水以便后续工程的完善。但通过查阅当月的潮汐表,最高潮位未能达到预期要求,如单独利用小车下排船体将无法自浮。经技术人员计算讨论,决定采用气囊辅助小车下排。

小车下排就是用龙门吊将主船体吊放在坞排上的小车墩柱上,并用木楔等辅助固定好,使船体离开地面一定高度后,在外力的牵引下随着小车的运动而获得下排惯性,以达到船舶下水的目的。气囊下排就是用一定数量的气囊将船体托起,使船体离开地面一定高度后,在外力的牵引下随着气囊的滚动而移动,以达到船舶下水的目的。前一种下排技术在国内外运用已相当成熟普遍,也是该承制单位的惯用工艺做法,主要用于小型平底船。后项技术始于 20世纪 70年代,首先在国外开始使用,我国于20世纪 80年代初开始研制使用,2006年初才成功实施了利用气囊上排技术将 2艘 V型底船拉到海滩进行了全面维修,但在下排方面的应用不多见。这次该厂将 2项技术有机结合处理特殊船型下排获得了成功,为后续批量建造及下排积累了宝贵的经验。本文主要介绍此次下排实施过程及相关问题。

1 技术分析和技术方案的确定

该型船艇为倾斜船首、方尾、深 V线型,采用双机、双桨驱动、双轴双舵,属于后机型,总长 38 m,预处理过后尾部已有 10m出坞,其余部分在船坞以内(下排时船尾先出坞),并搁于小车上没有起浮。通过分析计算,当月最高潮水位只能提供700 kN左右的浮力,而船舶自重900 kN左右,还差200 kN左右浮力。由于船厂起吊能力有限,必须采取其他方法。经反复论证计算,最终决定采用 3只气囊辅助小车,在3台吊车保护下下排的方案,技术分析如下:

为承载船重,决定将 2只气囊置于船中后部,1只气囊置于船首部。气囊尺寸为Φ1.2m×10 m。由于船型宽6m,而且成深V型,所以后面2只气囊会部分露出水面。每只气囊能提供约 40 kN浮力,前面 1只气囊基本没有浮力,只能将船首拖住以便于船体滚动。后面2部吊车起吊能力为 500 kN,吊臂伸长最多能提供约 80 kN的吊力,而前面 1部吊车起吊能力为200 kN,伸出吊臂长度有限,能够提供约80 kN的吊力。气囊与吊车共能提供约320 kN的起浮力,加上最高潮水位能提供约700 kN浮力,总共提供浮力合计约1 000 kN,大于船体自重,理论上船体可以起浮。当船体起浮后会慢慢向外移动,吊车吊臂也随之外移,吊力将越来越小。理论上讲若吊臂吊力减少到不足以使船体起浮时,船就可能会下沉。但实际上,此时由于船体逐渐离开船坞,坞外水深要大于坞内,船体自身吃水会逐渐增加,浮力也会递增。一种极限情况是,当船往外移动 5m,此时吊车吊力为 0,那么船体自身吃水会增加 200 mm,折算成浮力有 200 kN以上。因此,此刻船体依然可以自浮。根据工厂以往对吊车的使用经验,吊车帮助船体外移 5 m完全可以。综上所述,技术方案可行。

2 下排准备

2.1 技术准备

下排技术准备主要包括:①气囊承载力的计算校核和气囊规格数量的最终确定,包括备用气囊;②吊车吊力的计算与吊车、牵引设备和钢缆的确定;③其他辅助设备、工具和材料的准备;④下排过程的技术策划。

其中,重点监督工厂做了气囊压力试验,主要考虑气囊为橡胶制品,易老化,且厂里不常用,放置时间较长。

2.2 下排人员分工

考虑下排是一项协调性要求很强的群体作业,加上这次情况更为特殊,必须统一指挥,密切配合。人员共 34人,分工如下。

总指挥1人:负责整个作业进程的现场指挥,指挥气囊吊车的预布、船的移动、气囊充气与放气收回等。工作位置在船的侧后方。

定位指挥员1人、定位员6人:负责在船移动过程中保持船的方向平衡。定位指挥员工作位置在船首线延伸处合适位置,定位员 2人在船上负责与吊车吊缆配合,4人在系缆柱处。

卷扬机操纵员 1人、排缆员 1人:按指挥员的要求适时控制紧急情况下卷扬机牵引船前进或后退。

充气员4人、联络员1人:按指挥员要求对指挥的气囊充气放气及调整、检查并报告各气囊工作压力。

布囊组10人:按指挥员要求在指挥的位置布入气囊和收回。

其他人员:安全巡检员 1人,外围警戒员 2人,军事代表 2人,备用抽水机操纵员 2人,拖船 2人(用于船下水后牵引船安全停靠码头)。

2.3 下排时间的确定

船体下排对时间要求相对上排要严格,加上这次船型的特殊,以及上述的技术分析,选择最高潮为下排时间。查当地潮汐表,确定最高潮位为3.7 m这一天为下排时间。另外,考虑从人员就位、准备活动完成到船下排完成停靠约需1.5 h,于是工厂最终确定正式下排工作从这一天最高潮位前1.5 h左右开始。

2.4 下排前船的定位与预处理

船坞坡度为1:10,设计定位时船坐落在小车墩柱上,辅以木楔固定,并用定位缆绳控制调整船的位置,使船与预先标定的下排纵线一致。定位缆绳一端固定在船上两舷前后系缆柱上,另一端固定在坞两侧系缆桩上。为便于安放气囊,将小车尾部两个楞柱割除,两舷侧用保楞临时支撑,配以吊车保护,防止船体发生倾斜。

2.5 气囊与吊车的布置

在当天或之前选择低潮时于船底部放置3只气囊,其中 1只放在船首部,另外 2只位于船中后部,以提供浮力。必要时调整船的纵倾,使之不大于坡度。由于船首线型细长,首柱底部又位于基线以下400mm处,所以船首气囊主要提供滚动以及防止船首触及船坞底部。3部吊车分别布置于船尾两侧和船首部,以便下排时吊住钢缆为船体起浮提供一定的拉力,并掌握船舶出坞时的平衡,防止与坞门碰撞。具体布置如图 1所示。

3 下排实施

按照预先方案和下排准备,该型船下排工作正式开始。由于船底有分水锺,在气囊充气过程中气囊牢牢地卡在船体与小车之间。3台吊车同时向外拉,船体随着气囊的滚动慢慢向外移动,最前面的吊车跟着船慢慢向外开动,后面 2台吊车靠吊臂向外拉伸。大约移动 3m左右时,最前端的气囊开始脱离船底,将其放气回收。此时由于后面 2台吊车吊臂伸长吊力减少,用小拖轮向外拉船体。大约向外移动 6m左右,后面 2台吊车放掉,前面的吊车继续拖住船首以免船首向左右两侧偏移。此时小车基本脱落,船已完全起浮,在拖轮牵引下完全出坞后,将剩下的 2个气囊放气收回,首部的吊车放掉。同时将事先准备好的缆绳抛向码头,由岸边牵引将船慢慢向码头靠拢,最后停靠在码头上。

4 相关措施经验总结

4.1 气囊安放的注意事项

气囊安放必须选择在低潮时,否则潮水进坞,影响操作。由于船底有分水锺,船体本身又坐放在小车上,船底车之间还有一定距离,可用于气囊安放。小车尾部使用的是可拆卸楞柱,将楞柱拆除,以方便气囊安放。气囊充气过程中会牢牢地卡在船体与小车之间,这样气囊随着涨潮过程慢慢充气时,便能贴着船体慢慢浮起,也不会滑出船底。首部的气囊要直接放在首柱底部低于基线处,防止船首触底。由于拆除了 2个楞柱,因此气囊预放时在船两边舷侧要用木桩临时支撑,在船起浮后拆除,保护船体的平衡和安全。

4.2 防止船体偏移的措施

深V型底船,底部线型过于深窄,放在气囊上船底与气囊的接触面积太小,容易造成侧倾。加上风浪和受力不均影响会使船体向左右两侧偏移。为防止船体与船坞碰撞,气囊偏移甚至滑出船底,要及时修正气囊滚动角度,并控制好间距。3台吊车应尽量保持吊力均衡,特别是船首的吊车,必须随同船体慢慢向外移动,而且行进路线要保持稳定,不可左右摇晃。指挥人员应协调好各操作人员,同时注意地面人员安全。

4.3 防止船首触地的措施

由于该船首柱底部低于基线,为防止船首触地,在船首放置气囊。气囊的充气量不可过满,充气量在 70%～80%就可为船体移动提供滚动力。在气囊脱离船底时应及时回收以免造成危险。

5 结语

此次气囊辅助深 V型船体下排将一般的小车下排和单一的利用气囊下排两项技术综合在一起,优势互补。它的成功实施,证明了利用气囊辅助深V型底船体从小车上托起安全下水技术的可行性,为特殊情况下船舶下排积累了宝贵的经验,同时也为以后单一依靠气囊辅助深 V型船舶下水提供了可行性探索,值得借鉴和推广。

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